通过应变工程增强外延 α-Sn 薄膜的热稳定性

探索具有大拓扑非平庸能隙且组分简单的新型拓扑材料，对理论研究和实验实现均有吸引力。近来 α-Sn（灰锡）被预测为此类候选材料，并可通过施加适当应变调谐为拓扑绝缘体或 Dirac 半金属。然而，自由 standing 的 α-Sn 仅在 13.2 {\deg}C 以下稳定。本研究通过分子束外延（MBE）在 InSb 衬底上成功生长了一系列不同厚度的优质 α-Sn 薄膜。经 X 射线衍射（XRD）和倒易空间映射（RSM）确认，所有薄膜在厚度达 4000 {\AA} 时仍完全应变，证明了来自衬底的应变效应。值得注意的是，200 {\AA} 厚样品的单晶 α 相可维持至 170 {\deg}C。α 相消失的临界温度随膜厚增加而降低，表明热稳定性可通过改变 α-Sn 厚度进行调控。我们引入考虑加工硬化的塑性流动模型解释此依赖关系，假设应变弛豫与相变依次发生。此增强的热稳定性是该材料体系高于室温表征与应用的先决条件。